一种饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度测试方法技术

本发明专利技术提供一种饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度测试方法，方法首先测量岩石样品的长度L0，并对岩石样品进行饱水处理；然后对完全饱水后的岩石样品施压，以排出岩石样品中的部分或全部水，并测量该岩石样品排水前后的长度差ΔL；接着，令声波沿岩石样品的长度方向传播，获取声波通过岩石样品的时间t；最后计算出岩石样品声波速度V＝(L0+ΔL)/t。另外，本发明专利技术采用配套的实验装置来实施上述测试方法，使得岩石声波速度测量精度高，满足饱水泥岩在高压排水条件下的岩石声波速度测试要求，并能保护岩石样品的完整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度测试方法。
技术介绍
随着地下油气资源的勘探发展，含气、水、油、水合物等资源的泥岩层越来越引起人们的重视。资源开采过程中储层压力和温度环境的巨大变化会对储层泥岩的岩石物理性质产生重大影响，研究这种影响对后续开展的时移地震监测非常重要。目前，人们对饱气泥岩的岩石物理性质研究较多，但是对饱水泥岩的岩石物理性质研究较少，还没有合适的实验设备进行测量，没有形成统一的规范化操作流程。该申请专利技术了一种测试方法，适用于饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度的测量。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于，提供一种饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度测试方法，能有效地测量饱水泥岩或者含泥质较多的泥砂岩在高压排水条件下的岩石声波速度。(二)技术方案本专利技术提供一种饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度测试方法，包括：S1，测量所述岩石样品的长度L0，并对所述岩石样品进行饱水处理；S2，对所述岩石样品施压，以排出所述岩石样品中的部分或全部水，令声波在所述岩石样品的长度方向上传播，采集声波波形；S3，测量所述岩石样品排水前后的长度差ΔL，获取声波通过所述岩石样品的时间t；S4，计算声波速度V＝(L0+ΔL)/t。(三)有益效果本专利技术采用配套的实验装置来实施相应的测试方法，使得岩石样品声波速度测量精度高，满足饱水泥岩在高压排水条件下的岩石声波速度测试要求，并能保护岩石样品的完整。本专利技术适用于测试泥岩或含泥质较多的泥沙岩在高压排水条件下的纵波速度及横波速度。附图说明图1是本专利技术实施例采用的实验装置的结构示意图。图2是本专利技术实施例执行下岩石声波速度测试方法的流程图。具体实施方式本专利技术提供一种饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度测试方法，方法首先测量岩石样品的长度L0，并对岩石样品进行饱水处理；然后对完全饱水后的岩石样品施压，以排出岩石样品中的部分或全部水，并令声波沿所述岩石样品的长度方向传播，每间隔一段时间采集一次声波波形直至波形不再变化；接着，测量该岩石样品排水前后的长度差ΔL，并获取声波通过岩石样品的时间t；最后计算出声波速度V＝(L0+ΔL)/t。另外，本专利技术采用配套的实验装置来实施上述测试方法，使得岩石声波速度测量精度高，满足饱水泥岩在高压排水条件下的岩石声波速度测试要求，并能保护岩石样品的完整。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S1中，岩石样品是标准的圆柱形样品，首先使用游标卡尺测量岩石样品的长度L0，然后将岩石样品在干燥状态下放入密封橡胶套内的中央位置，将由网状隔离层、通道导套、固定环组成的饱水夹持组件装入密封橡胶套，使网状隔离层紧贴在样品的两个端面，然后整体放入密封的水槽中进行抽真空饱水。其中，密封橡胶套是一个两端开口的弹性橡胶套筒，固定环的外缘和橡胶套的内壁动接触且密封适配，固定环的内圆上固接有网状隔离层，网状隔离层上布满微孔，固定环外端接有柱形圆管状的通道导套，通道导套内端与固定环及网状隔离层适配，内端外周缘与橡胶套的内壁动接触且密封适配，外端为敝口形成通道。在抽真空条件下，岩石样品空气被抽出，样品内外形成压差，水可以从通道导套内经过网状隔离层进入样品内部，整个过程持续至样品内外压力平衡为止，此时岩石样品完全饱和，把饱水夹持组件从密封橡胶套取出即可。在水饱和过程中，由于密封橡胶套和网状隔离层的约束，确保了岩石样品不向外扩张，保证了岩石样品的结构和外在尺寸不变。进一步，将发射探头和接收探头分别插入装有饱水岩石样品的密封橡胶套的两端开口，发射探头和接收探头的探头基座在密封橡胶套内并分别与岩石样品的两个端面相贴合。发射探头和接收探头的探头基座与样品接触一端设有凹槽，另一端设有开孔与凹槽相通，开孔直径小于凹槽，一耐高压排水杆插设并固定在开孔中，排水杆外径与开孔直径相等，凹槽内安装有支撑垫，支撑垫贴住排水杆插设在开孔中的一端，支撑垫下方设有过滤网，一滤网螺纹盖板设在凹槽底面，滤网螺纹盖板和支撑垫中间位置设有开孔，通过滤网螺纹盖板的旋紧挤压使得过滤网和支撑垫紧密相连。在步骤S2中，岩石样品在受压条件下，由于侧面为密封橡胶套，岩石样品中的水只能依次通过两个探头基座滤网螺纹盖板、过滤网和支撑垫后进入排水杆，再从排水杆向外排出，过滤网阻止了岩石泥质进入实验管道，保护了样品完整。根据本专利技术的一种实施方式，为了对岩石样品施压，本专利技术将密封橡胶套连同岩石样品置于一压力容器中，压力容器具有加压泄压口，较优地，可先使用电动泵通过加压泄压口向压力容器中注满硅油作为传压介质，再改用手摇泵缓慢地提高压力容器中的压力。其中，发射探头和接收探头对称地抵接在岩石样品的两个端面，通过固定住发射探头和接收探头的排水杆使得密封橡胶套连同岩石样品稳定在压力容器中，两探头排水杆的排水口都伸出于压力容器外部，使得密封橡胶套中的岩石样品在受到压力时，岩石中的水可通过排水杆排至压力容器外。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S3中，采用两个位移传感器分别测量岩石样品排水前后发射探头的位移ΔD1和接收探头的位移ΔD2，从而得到岩石样品排水前后的长度差ΔL＝ΔD1+ΔD2，需要说明的是，岩石样品排水后有可能沿长度方向变长，也有可能沿长度方向缩短，所以，当ΔL是正数时，岩石样品排水后的长度为L0+ΔL，表示岩石样品排水后变长，当ΔL是负数时，岩石样品排水后的长度为L0+ΔL，表示岩石样品排水后缩短。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，发射探头发出声波振动，该声波振动经岩石样品的一端传输至另一端后由接收探头接收，可形成一个完整的声波波形记录，从该波形记录上可获取发射探头发出声波和接收探头接收声波的时间差。事实上，由于发射探头和接收探头的探头基座具有一定厚度，发射探头内的P波和S波压电晶片发出的声波振动须先经过发射探头的基座到达岩石样品的端面，再经过岩石样品到达接收探头的基座，最后经过接收探头的基座被接收探头内的P波和S波压电晶片接收，也就是说，从声波波形记录上获取的发射探头发出声波和接收探头接收声波的时间差包含声波通过两探头基座的时间，在计算岩石样品声波速度时需扣除该时间，本专利技术可通过标定发射探头和接收探头来实现，即将两探头的探头基座端面完全贴合对接，测出声波通过两探头基座的时间t0，将岩石样品测试过程中测量的时间t1减去t0，即为步骤3中声波通过岩石样品的准确时间t。根据本专利技术的一种实施方式，步骤S2中，增大压力容器中的压力至第一级实验压力，每间隔一段时间采集一次声波波形，若相邻两次采集到的声波波形形态一致、位置重合，则说明该实验压力引起的岩石样品排水已结束，岩石内剩余的水也已分布均匀，岩石样品变形完成处于平衡状态，此时可停止采集声波波形并执行步骤S3，否则继续采集声波波形，直到相邻两次采集到的波形不再变化。重复步骤S2-S4一次或多次，每次的步骤S2中，令压力容器内腔处于不同压力，以得到岩石样品在不同压力条件下的声波速度。根据本专利技术的一种实施方式，声波包括P波(纵波)和S波(横波)，其中，上柱塞和下柱塞各具有P波信号通道和S波信号通道，发射探头和接收探头信号线可分别通过该信号通道连接容器外部波形发生器和波形接收器，用于发送及接收P波和S波，通过测量P波和S波穿过岩石样品的时间，再根据岩石样品的长度便可得到其纵波速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度测试方法，其特征在于，包括：S1，测量所述岩石样品的长度L0，并对所述岩石样品进行饱水处理；S2，对所述岩石样品施压，以排出所述岩石样品中的部分或全部水，令声波沿所述岩石样品的长度方向传播，采集声波波形；S3，测量所述岩石样品排水前后的长度差ΔL，获取声波通过所述岩石样品的时间t；S4，计算声波速度V＝(L0+ΔL)/t。

【技术特征摘要】
1.一种饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度测试方法，其特征在于，包括：S1，测量所述岩石样品的长度L0，并对所述岩石样品进行饱水处理；S2，对所述岩石样品施压，以排出所述岩石样品中的部分或全部水，令声波沿所述岩石样品的长度方向传播，采集声波波形；S3，测量所述岩石样品排水前后的长度差ΔL，获取声波通过所述岩石样品的时间t；S4，计算声波速度V＝(L0+ΔL)/t。2.根据权利要求1所述的饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度测试方法，其特征在于，所述步骤S1中，将所述岩石样品在干燥状态下放入密封橡胶套中，并在所述密封橡胶套中对所述岩石样品进行饱水处理。3.根据权利要求2所述的饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度测试方法，其特征在于，所述步骤S2中，将发射探头和接收探头插入所述密封橡胶套，发射探头和接收探头分别与岩石样品的两个端面相贴合，发射探头和接收探头各具有一过滤网及排水杆，所述岩石样品在受压条件下，所述岩石样品中的水从所述发射探头和接收探头的排水杆向外排出，所述过滤网用于阻止岩石泥质进入排水杆。4.根据权利要求3所述的饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度测试方法，其特征在于，所述步骤S2中，将密封橡胶套置于一压力容器中，增大所述压力容器中的压力，以向所述岩石样品施压，从而使所述岩石样品中的水通过所述发射探头和接收探头的排水杆排至所述压力容器外。5.根据权利要求4所述的饱水泥岩高压排水条件下岩石声波速度测试方法，其特征在于，所述步骤S3中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝召兵，黄为清，伍向阳，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11